半导体封装器件的切割方法及半导体器件的封装方法与流程

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种半导体封装器件的切割方法及半导体器件的封装方法。

背景技术：

目前，将芯片堆叠在晶圆上(chiponwafer，cow)进行封装已经成为了一种有效的封装方法，特别是在动态随机存储器(dram)方面，这种方法封装效率比较高。但是，在切割封转材料形成独立的封装结构时，切割的工艺优劣决定着封装结构的质量与性能。

目前，现有技术中，常用激光或者刀锯切割封装材料与晶圆，进而得到独立的封装单元。但是，选用激光切割封装材料，在切割完毕后，封装材料与芯片会发生剥离，导致封装不充分。如果选用刀锯切割，晶圆内部有裂纹的出现与扩展，破坏晶圆功能区结构，影响封装结构的性能。

所以，亟需一种既能够避免封装不充分又能够不破坏晶圆的半导体封装器件的切割方法及半导体器件的封装方法。

技术实现要素：

本发明公开了一种半导体封装器件的切割方法及半导体器件的封装方法，利用激光切割晶圆，刀锯切割封装材料，既能够避免晶圆功能区的破坏，又能够避免出现封装材料与芯片之间封装不充分的问题。

本发明实施例公开了一种半导体封装器件的切割方法，包括：提供晶圆和芯片，晶圆包括封装区和与封装区相邻的功能区，芯片设置于功能区的表面上；形成封装材料，封装材料形成于芯片两侧的封装区的表面；和激光切割封装区，刀锯切割封装材料。

根据本发明的一个方面，晶圆还包括相对的第一表面和第二表面，利用激光从晶圆的第二表面切割封装区，直至暴露封装材料，以在封装区内部形成第一激光切口，第一激光切口的宽度尺寸与刀锯的厚度尺寸相适应。

根据本发明的一个方面，形成第一激光切口后，将刀锯深入第一激光切口内部切割封装材料，直至贯穿封装材料。

根据本发明的一个方面，利用刀锯切割封装材料，在封装材料内部形成第一刀锯切口，刀锯从封装材料顶部表面向封装材料内部进给的距离为s1，从晶圆的第一表面到封装材料顶部表面的距离为s2。

根据本发明的一个方面，第一刀锯切口暴露第一表面，s2：s1＝1。

根据本发明的一个方面，利用激光从晶圆的第二表面切割与第一刀锯切口对应位置的封装区，以形成第二激光切口，直至贯穿封装区，第二激光切口与第一刀锯切口贯通。

根据本发明的一个方面，第一刀锯切口未暴露第一表面，且2≤s2：s1≤4。

根据本发明的一个方面，利用激光从晶圆的第二表面两次切割封装区，以在封装区内形成第三激光切口和第四激光切口。

根据本发明的一个方面，第三激光切口和第四激光切口分别暴露封装材料，且第三激光切口和第四激光切口分别位于第一刀锯切口在封装区上对应位置的两侧。

根据本发明的一个方面，第三激光切口和第四激光切口之间的距离范围为60μm～75μm。

根据本发明的一个方面，在第三激光切口和第四激光切口之间切割封装区形成切口，以暴露封装材料，切口的位置与第一刀锯切口的位置相对应。

根据本发明的一个方面，形成切口的类型为第五激光切口和/或第二刀锯切口。

根据本发明的一个方面，当切口为第五激光切口时，形成第五激光切口后，将刀锯深入第五激光切口内部，切割封装材料，直至与第一刀锯切口贯通；当切口为第二刀锯切口时，形成第二刀锯切口后，利用刀锯继续切割封装材料，直至与第一刀锯切口贯通。

本发明还公开了一种半导体器件的封装方法，包括：提供晶圆和芯片，且晶圆包括相对的第一表面与第二表面，晶圆包括封装区和与封装区相邻的功能区，芯片设置于功能区表面上；形成封装材料，封装材料形成于芯片两侧的封装区的表面；和如前的任一种半导体封装器件的切割方法切割封装材料和晶圆。

根据本发明的一个方面，还包括：提供互连结构，互连结构设置于芯片与功能区的表面之间，以连接芯片与晶圆。

根据本发明的一个方面，还包括：提供支撑层和形成黏胶层，黏胶层形成于支撑层和晶圆之间，且覆盖晶圆的第二表面和支撑层的表面。

根据本发明的一个方面，形成封装材料后，还包括：去除支撑层和黏胶层，暴露晶圆的第二表面；和将芯片的顶部表面和封装材料的顶部表面粘结在切割胶带上。

根据本发明的一个方面，封装区的宽度尺寸范围为80μm～100μm。

根据本发明的一个方面，激光切割的功率范围为5w～20w。

根据本发明的一个方面，刀锯切割的参数包括：刀锯的厚度尺寸范围为20μm～30μm；切割时，刀锯的转速范围为30000rpm～60000rpm。

与现有技术相比，本发明的技术方案存在如下优点：

在切割半导体封装器件时，利用激光切割封装区，刀锯切割封装材料。将晶圆与封装材料分别用不同的工具切割，能够避免刀锯切割晶圆时破坏晶圆的功能区；同时，能够避免激光切割封装材料时，由于芯片与封装材料的热膨胀系数不同带来封装不充分的问题。

进一步的，利用刀锯切割封装材料，在封装材料内部形成第一刀锯切口。先形成第一刀锯切口，能够在后续激光切割晶圆时释放应力，更好的保护封装器件。

进一步的，利用激光从晶圆的第二表面两次切割封装区，以在封装区内形成第三激光切口和第四激光切口。形成第三激光切口和第四激光切口为后续的切割提供更多的方法，即后续用刀锯在第三激光切口和第四激光切口之间切割晶圆，不会使生成的微裂纹扩展进入功能区，破坏半导体器件的功能。

附图说明

图1-图3是根据本发明一个实施例对半导体封装器件切割过程的剖面结构示意图；

图4-图5是根据本发明另一个实施例对半导体封装器件切割过程的剖面结构示意图；

图6-图9是根据本发明又一个实施例对半导体封装器件切割过程的剖面结构示意图。

具体实施方式

如前所述，现有技术在切割半导体封装器件时，晶圆功能区有裂纹出现，以及封装材料与芯片之间封装不充分。

经研究发现，造成上述问题的原因为：刀锯切割时有轻微的震动，会破坏晶圆的结构。封装材料与芯片之间的热膨胀系数不同，激光切割后，封转材料与芯片体积变化的大小不同，使得封装材料与芯片之间发生剥离。

为了解决该问题，本发明提供了一种半导体封装器件的切割方法及半导体器件的封装方法，利用刀锯切割封装材料，激光切割晶圆，能够有效的解决上述晶圆出现裂纹和封装不充分的问题。

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应理解，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不应被理解为对本发明范围的限制。

此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不必然按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。

以下对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，在任何意义上都不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不作详细讨论，但在适用这些技术、方法和装置情况下，这些技术、方法和装置应当被视为本说明书的一部分。

应注意，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要对其进行进一步讨论。

第一实施例。

请参考图1，将芯片150设置于晶圆120功能区的表面。

晶圆120包括功能区和封装区，功能区与封装区相邻设置，在本发明实施例中，i区与ii区分别代表封装区和功能区。晶圆120还包括相对的第一表面与第二表面，如图1所示。封装区的宽度尺寸范围为80μm～100μm。具体的，在本发明实施例中，封装区的宽度尺寸为100μm。功能区与芯片150相连接，从而实现特殊的功能。晶圆120的材料为si。

芯片150中含有特殊的器件，需要和晶圆120的功能区相连接。为了尽量减小封装器件的体积，达到更好的连接效果，芯片150设置于功能区的表面。

需要说明的是，芯片150中可以包括多个堆叠的芯片，也可以只有一个芯片，在这里并不做具体限制。

在本发明的实施例中，还包括提供互联结构130。互联结构130设置于芯片150与功能区表面之间。互联结构130的作用在于连接芯片150与晶圆120。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，芯片150与晶圆120的还可以有其他的连接方式，在这里并不做具体限制。

将芯片150连接在晶圆120上之后，还包括在芯片150两侧的晶圆120封装区表面形成封装材料140。封装材料140用于形成在后续封装单元的表面，从而保护封装单元。为了实现更好的封装效果，在本发明实施例中，封装材料140的顶部表面与芯片150的顶部表面平齐。

封装材料140的材料包括：环氧树脂、改性的环氧树脂等。具体的，在本发明实施例中，封装材料140的材料为改性的环氧树脂。与未改性的环氧树脂相比，改性的环氧树脂在一定程度上降低了封装材料140的热膨胀系数(coefficientofthermalexpansion，cte)，减小了封装材料140与芯片150之间cte的差异，一定程度上能够防止芯片150与封装材料140剥离现象的发生。

在这里，需要说明的是，在本发明的其他实施例中，封装材料140还可以是其他材料，只要满足封装后不影响半导体器件性能的条件即可。

在本发明实施例中，还包括：提供支撑层100和黏胶层110。

在将芯片150与晶圆120连接以及形成封装材料140的过程中，支撑层100起到基底支撑的作用。支撑层100的材料为si。

黏胶层110用于将晶圆120粘接固定在支撑层100表面，保证后续连接芯片150与形成封装材料140的过程精确稳定地进行。黏胶层110设置于晶圆120与支撑层100之间，且黏胶层110与晶圆120的第二表面相邻。黏胶层110的材料包括热熔胶。热熔胶能够在稍高温度下软化或者融化，便于后续去除。

在本发明的其他实施例中，黏胶层110的材料还可以是其他材料，而且不一定使用支撑层100，只要满足后续稳定进行晶圆120与芯片150连接的条件即可。

请参考图2，利用激光切割，在晶圆120的封装区形成第一激光切口170。

在形成第一激光切口170前，还包括：去除支撑层和黏胶层，暴露晶圆120的第二表面，并将芯片150的顶部表面和封装材料的顶部表面粘接在切割胶带160上。切割胶带160的作用在于粘接固定封装材料140和芯片150，为后续切割过程提供平台。

明显的，在本发明实施例中，在实际的操作过程中，除去支撑层和黏胶层后，需要将晶圆120与芯片150的结构进行180°翻转，使晶圆120的第二表面朝上(具体的位置朝向，如图2中所示)。

在形成第一激光切口170时，利用激光从晶圆120的第二表面切割封装区。具体的，在本发明实施例中，第一激光切口170要暴露封装材料140。

激光切割的功率范围为5w～20w。具体的，在本发明实施例中，激光切割的功率为5w。在本发明的另一个实施例中，激光切割的功率为20w。

请参考图3，用刀锯从第一激光切口170内部切割封装材料140。

在形成第一激光切口170后，将刀锯深入第一激光切口170内部切割封装材料140，直至将贯穿整个封装材料140。刀锯切割封装材料140时，刀锯的转速范围为30000rpm～60000rpm。具体的，在本发明实施例中，刀锯的转速为60000rpm。在本发明的另一实施例中，刀锯的转速为30000rpm。在本发明的又一个实施例中，刀锯的转速为45000rpm。

刀锯在运转切割时会发生轻微的震动。所以，若用刀锯切割晶圆120的封装区时，晶圆120内部会出现应力、裂纹等缺陷，这些缺陷能够传导到功能区，破坏晶圆120功能区的结构，损坏半导体器件的功能。而激光的温度比较高。若用激光切割封装材料140，封装材料140的温度升高，由于封装材料140与芯片150的cte不同，在激光切割封装材料140后，封装材料140与芯片150体积的变化不同，会导致封装材料140与芯片150之间发生剥离，造成封装不充分，影响半导体器件的性能。因此，在本发明实施例中，利用激光切割晶圆120，利用刀锯切割封装材料140，可以避免上述问题。

在这里，由于形成第一激光切口170后，要用刀锯切割封装材料140，所以第一激光切口170的宽度尺寸要与刀锯的宽度尺寸相适应。第一激光切口170的宽度尺寸与刀锯的厚度尺寸范围为20μm～30μm。具体的，在本发明实施例中，第一激光切口170的宽度尺寸与刀锯的厚度尺寸为30μm。

综上所述，在本发明的第一实施例中，利用激光切割晶圆120，利用刀锯切割封装材料140，使得晶圆120的功能区内部不会出现裂纹缺陷，同时又能够保证封装材料140与芯片150之间封装充分。

相应的，请继续参考图3，本发明还公开了一种半导体封装器件的切割方法，包括：提供晶圆120和芯片150，晶圆120包括封装区和与封装区相邻的功能区，i区与ii区分别代表封装区和功能区。芯片150设置于功能区的表面。且晶圆120还包括相对的第一表面与第二表面。

晶圆120的功能区包括不同的半导体器件，连接芯片150后，能实现不同的功能。晶圆120的封装区用于后续形成封装材料。晶圆120的材料为si。

芯片150与晶圆120连接，使得后续形成的整个封装结构实现特殊的功能。芯片150可以是一层或者多层堆叠的芯片，在这里不做具体限制。

在本发明实施例中，芯片150与晶圆120连接后，还包括形成封装材料140。封装材料140形成于芯片150两侧晶圆120的封装区表面，用于保护芯片150和晶圆120。在本发明实施例中，封装材料140的顶部表面与芯片150的顶部表面平齐，这样能够更好地实现封装。

在本发明实施例中，还包括：互联结构130。互联结构130设置于芯片150与晶圆120之间，用于连接芯片150与晶圆120。

在本发明实施例中，还提供了切割胶带160。切割胶带160用于固定待切割的结构，使得后续的切割能加顺利精确地实施。

在本发明实施例中，形成芯片150后，利用激光切割晶圆120的封装区，以形成第一激光切口170，并暴露封装材料140。利用激光切割晶圆120的功能区不会出现刀锯切割带来的应力、裂纹等缺陷，保证了半导体器件的性能。

形成第一激光切口170后，利用刀锯从第一激光切口170内部切割封装材料140，直至贯穿封装材料140。明显的，在本发明实施例中，第一激光切口170的宽度尺寸与刀锯的厚度尺寸相适应。刀锯切割封装材料140不会出现激光切割时，封装材料140与芯片150之间发生剥离的问题。

综上所述，本发明第一实施例公开的半导体封装器件的切割方法，利用激光切割晶圆，使得晶圆功能区内部不存在微裂纹，保证的封装单元功能的稳定。用刀锯切割封装材料，避免了封装材料与芯片之间发生剥离，使封装更加充分。

第二实施例。

第二实施例与第一实施例的不同之处在于在除去支撑层与黏胶层之前先利用刀锯对封装材料进行切割，形成刀锯切口。其他结构的形成以及各部分的作用均与第一实施例一致。

请参考图4，形成封装材料240后，利用刀锯切割封装材料240形成第一刀锯切口280。

形成第一刀锯切口280能够释放后续激光切割晶圆220封装区时产生的应力。形成第一刀锯切口280的工艺参数如第一实施例所述，在此不再赘述。

在形成第一刀锯切口280时，刀锯从封装材料240顶部表面向封装材料240内部进给的距离为s1，晶圆220第一表面与封装材料240顶部表面(本发明实施例中的顶部表面与第一实施例中的顶部表面位置及意义相同，请参考第一实施例)之间的距离为s2。在这里，s1与s2可以相等也可以不相等，并不做具体限制。具体的，在本发明实施例中，s1＝s2，即第一刀锯切口280暴露晶圆220的第一表面。

在这里，需要说明的是，在本发明的其他实施例中，s1与s2不相等，即第一刀锯切口280未暴露晶圆220的第一表面。

请参考图5，利用激光切割晶圆220的封装区，以形成第二激光切口270。

形成第二激光切口270的作用、工艺条件，请参考第一实施例。

由于在本发明实施例中，先形成了第一刀锯切口280，所以形成的第二激光切口270的位置要与第一刀锯切口280的位置相对应，因此，激光切割贯穿晶圆220后，第二激光切口270与第一刀锯切口280贯通。

综上所述，同样的，本发明第二实施例公开的半导体器件的封装方法利用激光切割晶圆，利用刀锯切割封装材料。同时，先对封装材料进行切割形成第一刀锯切口能够有效缓解后续激光切割晶圆时产生的应力。

请继续参考图5，本发明第二实施例还公开了一种半导体封装器件的切割方法，其结构的位置关系请参考第一实施例，在此不做赘述。

形成封装材料后，对封装器件进行切割时，先利用刀锯切割封装材料240，以形成第一刀锯切口280。形成的第一刀锯切口280能够有效缓解后续激光切割晶圆220时产生的应力。

形成第一刀锯切口280后，对晶圆220封装区进行激光切割，形成第二激光切口270。

具体的，在本发明实施例中，形成的第二激光切口270与第一刀锯切口280的位置相对应。

第三实施例。

第三实施例与第二实施例的不同之处在于刀锯从封装材料顶部表面向封装材料内部进给的距离不同，同时在晶圆的封装区形成三个激光切口。其他的结构形成以及位置关系均与第二实施例一致。

请参考图6，利用刀锯在封装材料内形成第二刀锯切口380。

在封装材料内形成第一刀锯切口380的作用，以及形成第一刀锯切口380的工艺条件均与第一实施例中形成第一刀锯切口280一致，在此不做赘述。

如前所述，刀锯从封装材料340顶部表面向封装材料340内部进给的距离为s1，晶圆320第一表面与封装材料340顶部表面(本发明实施例中的顶部表面与第一实施例中的顶部表面位置及意义相同，请参考第一实施例)之间的距离为s2。在本发明实施例中，s1与s2不相等，且2≤s2：s1≤4，即第一刀锯切口380未暴露晶圆320的第一表面。具体的，在本发明的一个实施例中，s2：s1＝2。在本发明的另一个实施例中，s2：s1＝4。

形成第一刀锯切口380后，去除黏胶层310和支撑层300的工艺与第二实施例一致，在此不再赘述。

利用激光两次切割晶圆320的封装区，以形成第三激光切口371和第四激光切口372。

形成第三激光切口371和第四激光切口372后，后续可以用激光也可以用刀锯切割晶圆320。形成第三激光切口371和第四激光切口372的工艺条件与第二实施例一致，在此不作赘述。第三激光切口371和第四激光切口372之间的距离范围为60μm～75μm。具体的，在本发明实施例中，第三激光切口371和第四激光切口372之间的距离为60μm。

由于后续要对晶圆320与封装材料340切割，所以在本发明实施例中，第三激光切口371和第四激光切口372应分布在第一刀锯切口380在晶圆320表面对应位置的两侧。

请参考图8a，利用激光或刀锯在第三激光切口371和第四激光切口372之间切割晶圆320，以形成切口373，以暴露封装材料340。明显的，如前所述，切口373的位置要与第一刀锯切口380的位置相对应。形成切口373的工艺条件均与第一实施例一致，在此不再赘述。

在这里需要说明的是，切口373可以由激光切割形成，也可以由刀锯切割形成。利用激光切割的优点如第一实施例所述。由于在切口373的两侧已经形成第三激光切口371和第四激光切口372，所以用刀锯切割晶圆320时，裂纹不会扩展到晶圆320的功能区内部，不破坏封装结构的性能。即切口373为第五激光切口或者是第二刀锯切口。

图8b为图8a在形成切口373时，晶圆320封装区的局部放大结构示意图，10是刀锯切割晶圆320形成切口373时形成的裂纹。明显的，裂纹10扩展到封装区的第三激光切口371和第四激光切口372的侧壁而终止，不会继续向功能区扩展。

请参考图9，利用刀锯在切口373内部切割封装材料340，直至与第一刀锯切口380贯通。

当切口373为第五激光切口时，再利用刀锯切割封装材料340，直至与第一刀锯切口380贯通。当切口373为第二刀锯切口时，继续以刀锯切割封装材料340，直至与第一刀锯切口380贯通。

相应的，本发明还公开了一种半导体封装器件的切割方法，先在在晶圆320的封装区形成第三激光切口371和第四激光切口372。第三激光切口371和第四激光切口372形成在第一刀锯切口380在晶圆320表面对应位置的两侧。再在第三激光切口371和第四激光切口372之间形成切口373。切口373与第一刀锯切口380的位置相对应。

切口373可以为刀锯切口或者为激光切口。由于先形成了第三激光切口371和第四激光切口372，所以刀锯切割后的裂纹不会扩展到晶圆320的功能区，保护了半导体器件的性能。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。